JP4518047B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Description
本発明の第2のスイッチング電源装置は、それぞれが変圧インダクタ、整流素子および主スイッチング素子を含んで構成されると共に互いに並列に接続された複数の変圧チョッパ回路と、複数の変圧チョッパ回路の相互間に設けられた補助スイッチング素子と、主スイッチング素子および補助スイッチング素子の動作を制御する制御手段とを備え、この制御手段が、主スイッチング素子および補助スイッチング素子がいずれもオン状態にあるとき、主スイッチング素子と補助スイッチング素子とをずらしてオフ状態にするようにしたものである。
特に、第1のスイッチング電源装置では、補助スイッチング素子における一対の半導体スイッチング素子の相互接続点と、各変圧チョッパ回路における変圧インダクタの他端同士との間に接続された共振経路が設けられている。これにより、この共振回路による共振動作によって、主スイッチング素子での電力損失が低減される。
また、第2のスイッチング電源装置では、主スイッチング素子および補助スイッチング素子がいずれもオン状態にあるとき、これら主スイッチング素子と補助スイッチング素子とをずらしてオフ状態となるように制御される。これにより、電力損失の削減や低耐圧の素子の利用が可能となり、装置の小型化が実現される。
特に、第1のスイッチング電源装置によれば、補助スイッチング素子における一対の半導体スイッチング素子の相互接続点と、各変圧チョッパ回路における変圧インダクタの他端同士との間に接続された共振経路を設けるようにしたので、この共振回路による共振動作によって、主スイッチング素子での電力損失を低減することが可能となる。
また、第2のスイッチング電源装置によれば、主スイッチング素子および補助スイッチング素子がいずれもオン状態にあるとき、これら主スイッチング素子と補助スイッチング素子とをずらしてオフ状態となるように制御するので、電力損失の削減や低耐圧の素子の利用が可能となり、装置の小型化を実現することができる。
図1および図2は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチング電源装置の回路構成を表すものであり、図2に示した回路構成は、図1に示した回路構成を簡略化して表したもの(具体的には、後述するスイッチング素子S1,S2,S31,S32を簡略化して表したもの)である。このスイッチング電源装置は、バッテリ11から入力端子T1,T2間に印加される入力電圧Vinに基づいて出力電圧Voutを生成し、これを出力端子T3,T4から出力することにより例えばインバータおよびモータなどからなる負荷12を駆動するものであり、入力平滑コンデンサCinおよび出力平滑コンデンサCoutと、互いに並列接続された2つの電圧変換部21,22と、これら電圧変換部21,22の相互間に設けられた双方向スイッチ部3と、電圧変換部21,22および双方向スイッチ部3の動作を制御する制御部4とを備えている。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態では、第1の実施の形態で説明した構成のスイッチング電源装置において、さらにLC共振動作を行うようにしたスイッチング電源装置について説明する。
IL6(t)=[(Vout−Vin)/Zr]×sin[ω(t−t11)]
+IL1(t11)+IL2(t11) …(1)
VS1(t)=Vout−(Vout−Vin)×[1−cos[ω(t−t11)]]…(2)
Zr=[(インダクタL6のインダクタンス)/C]1/2 …(3)
ωr=[1/[(インダクタL6のインダクタンス)×C]]1/2 …(4)
C=(コンデンサC1,C2,C11,C21の容量値の総和) …(5)
(2×Vin)≦Vout …(6)
Claims (19)
- それぞれが変圧インダクタ、整流素子および主スイッチング素子を含んで構成されると共に互いに並列に接続された複数の変圧チョッパ回路と、
前記複数の変圧チョッパ回路の相互間に設けられ、互いに逆向きに直列接続された一対の半導体スイッチング素子と、各半導体スイッチング素子と逆並列に接続されたダイオードとを含んで構成された補助スイッチング素子と、
前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子の動作を制御する制御手段と
を備え、
各変圧チョッパ回路において、前記変圧インダクタ、前記整流素子および前記主スイッチング素子の各一端同士が共通接続点で共通に接続され、
前記補助スイッチング素子は、一の変圧チョッパ回路の共通接続点と他の変圧チョッパ回路の共通接続点との間に接続され、
前記一対の半導体スイッチング素子の相互接続点と各変圧チョッパ回路における前記変圧インダクタの他端同士との間に接続された共振経路を備えた
ことを特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記複数の変圧チョッパ回路における前記主スイッチング素子および前記整流素子のうちの少なくとも1つに並列接続された容量素子と、
前記共振経路上に配設され、前記容量素子と共に共振回路を構成する共振用インダクタとを備えた
ことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源装置。 - 前記共振経路に蓄えられたエネルギーを放出する放出経路を備えた
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスイッチング電源装置。 - 各変圧チョッパ回路は、一対の入力端子および一対の出力端子を備え、
各変圧チョッパ回路において、前記変圧インダクタの他端は前記一対の入力端子のうちの一方に接続され、前記整流素子の他端は前記一対の出力端子のうちの一方に接続され、前記主スイッチング素子の他端は前記一対の入力端子のうちの他方および前記一対の出力端子のうちの他方に接続されている
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。 - 各変圧チョッパ回路は、一対の入力端子および一対の出力端子を備え、
各変圧チョッパ回路において、前記主スイッチング素子の他端は前記一対の入力端子のうちの一方に接続され、前記整流素子の他端は前記一対の入力端子のうちの他方および前記一対の出力端子のうちの他方に接続され、前記変圧インダクタの他端は前記一対の出力端子のうちの一方に接続されている
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。 - 各変圧チョッパ回路は、一対の入力端子および一対の出力端子を備え、
各変圧チョッパ回路において、前記主スイッチング素子の他端は前記一対の入力端子のうちの一方に接続され、前記整流素子の他端は前記一対の出力端子のうちの一方に接続され、前記変圧インダクタの他端は前記一対の入力端子のうちの他方および前記一対の出力端子のうちの他方に接続されている
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。 - 前記制御手段は、前記主スイッチング素子を各変圧チョッパ回路間で互いに異なる位相となるように順次動作させる
ことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。 - それぞれが変圧インダクタ、整流素子および主スイッチング素子を含んで構成されると共に互いに並列に接続された複数の変圧チョッパ回路と、
前記複数の変圧チョッパ回路の相互間に設けられた補助スイッチング素子と、
前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子の動作を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子がいずれもオン状態にあるとき、主スイッチング素子と補助スイッチング素子とをずらしてオフ状態にする
ことを特徴とするスイッチング電源装置。 - 各変圧チョッパ回路において、前記変圧インダクタ、前記整流素子および前記主スイッチング素子の各一端同士は共通接続点で共通に接続され、
前記補助スイッチング素子は、一の変圧チョッパ回路の共通接続点と他の変圧チョッパ回路の共通接続点との間に接続されている
ことを特徴とする請求項8に記載のスイッチング電源装置。 - 前記補助スイッチング素子は、
互いに逆向きに直列接続された一対の半導体スイッチング素子と、各半導体スイッチング素子と逆並列に接続されたダイオードと
を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項8または請求項9に記載のスイッチング電源装置。 - 前記一対の半導体スイッチング素子の相互接続点と各変圧チョッパ回路における前記変圧インダクタの他端同士との間に接続された共振経路をさらに備えた
ことを特徴とする請求項10に記載のスイッチング電源装置。 - 前記複数の変圧チョッパ回路における前記主スイッチング素子および前記整流素子のうちの少なくとも1つに並列接続された容量素子と、
前記共振経路上に配設され、前記容量素子と共に共振回路を構成する共振用インダクタとを備えた
ことを特徴とする請求項11に記載のスイッチング電源装置。 - 前記共振経路に蓄えられたエネルギーを放出する放出経路を備えた
ことを特徴とする請求項11または請求項12に記載のスイッチング電源装置。 - 各変圧チョッパ回路は、一対の入力端子および一対の出力端子を備え、
各変圧チョッパ回路において、前記変圧インダクタの他端は前記一対の入力端子のうちの一方に接続され、前記整流素子の他端は前記一対の出力端子のうちの一方に接続され、前記主スイッチング素子の他端は前記一対の入力端子のうちの他方および前記一対の出力端子のうちの他方に接続されている
ことを特徴とする請求項9ないし請求項13のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。 - 各変圧チョッパ回路は、一対の入力端子および一対の出力端子を備え、
各変圧チョッパ回路において、前記主スイッチング素子の他端は前記一対の入力端子のうちの一方に接続され、前記整流素子の他端は前記一対の入力端子のうちの他方および前記一対の出力端子のうちの他方に接続され、前記変圧インダクタの他端は前記一対の出力端子のうちの一方に接続されている
ことを特徴とする請求項9ないし請求項13のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。 - 各変圧チョッパ回路は、一対の入力端子および一対の出力端子を備え、
各変圧チョッパ回路において、前記主スイッチング素子の他端は前記一対の入力端子のうちの一方に接続され、前記整流素子の他端は前記一対の出力端子のうちの一方に接続され、前記変圧インダクタの他端は前記一対の入力端子のうちの他方および前記一対の出力端子のうちの他方に接続されている
ことを特徴とする請求項9ないし請求項13のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。 - 前記制御手段は、前記主スイッチング素子を各変圧チョッパ回路間で互いに異なる位相となるように順次動作させる
ことを特徴とする請求項8ないし請求項16のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。 - 前記制御手段は、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子がいずれもオン状態にあるとき、主スイッチング素子よりも補助スイッチング素子のほうが先にオフ状態となるように制御する
ことを特徴とする請求項8ないし請求項17のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。 - 前記制御手段は、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子がいずれもオン状態にあるとき、主スイッチング素子よりも補助スイッチング素子のほうが後にオフ状態となるように制御する
ことを特徴とする請求項8ないし請求項17のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。
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